Как работает бетон в железобетонных конструкциях

Обновлено: 28.03.2024

Я думаю многие даже постоянно имеющее дело с ним люди не смогут сказать, "ну бетон и бетон, сначала жидкий а потом застывает в камень". Уверен многие из них даже не знают, что действительно обозначает надпись «М-400» на мешке цемента.

Пожалуй самый богатый на мифы материал.

Из чего состоит бетон ?

• Из двух основных компонентов, цемента и заполнителя.

• Воды необходимой для реакции. (образование цементного камня)

• Присадок необходимых для предания определённых характеристик (необязательно).

Заполнитель – в основной своей массе это песок и щебень в определённой пропорции, но это может быть и отдельно песок, и даже отдельно щебень.

Присадки – их очень много, они как и легирование стали парой придают бетону очень интересные свойства. Но в 98% случаев основная задача присадки - это экономия цемента. (Применяются в основном на БСУ и ЖБК), частники о них просто не знают.

Что такое бетон и роль цемента.

Сам по себе цемент (вернее цемент+вода=цементный камень) достаточно непрочный материал. Легко можно провести эксперимент взять чистый цемент добавить воды и скатать небольшой шарик диаметром до сантиметра (больше не получится он треснет) дать ему застыть и набрать прочность. Вы спокойно разломаете его пальцами.

В бетоне всю нагрузку несёт заполнитель, а цемент просто не даёт смещаться частичкам заполнителя друг относительно друга. Если бы частицы заполнителя были пригнаны друг к другу как на этой головоломке цемент вообще не был бы нужен.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Если говорить проще.

Бетон - это смесь песка и щебня склеенная между собой цементом.

От чего зависит прочность бетона.

Заодно разоблачу очень популярный миф, что прочность бетона прямо зависит от марки цемента и является его потолком. То есть из цемента М-400 сделать бетон прочнее М-400 (B30) нельзя.

Как я уже говорил, основная задача цемента это не дать смещаться частицам заполнителя друг относительно друга. Сам по себе цемент не прочный и много не выдержит. И поэтому чем плотнее уложен заполнитель, чем лучше он соприкасается между собой тем выше прочность бетона.

Достигается это прежде всего правильным подбором заполнителя, его размерами, и правильным смешением. Если в обычном бетоне до B30 используется одна фракция (размер) щебня и одна фракция (размер) песка, да в общем не особо и важно какой.

То в более прочных бетонах, используется разный по фракции (размеру) песок ещё и определённой формы. А так же различный по фракции (размеру) и форме щебень. Поэтому получить из цемента М-400 бетон М-800(B60) реально.

Отсюда следует ещё один вывод, чем более грубая и угловатая форма у заполнителя тем выше прочность бетона. Галька и речной песок плохой выбор.

Что на самом деле значит надпись м-400 на мешке цемента.

Как писал выше, чистый цемент очень непрочный и его прочность не говорит не о чём. Поэтому в маркировке используется значение прочности пескоцементной смеси в пропорции 3:1 и 0,4 воды. Объём воды это очень важно, но об этом ниже.

Прочность бетона и вода, а так же зачем нужны пластификаторы.

Для начала один график, отображающий зависимость прочности бетона от соотношения воды и цемента по массе.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

На нём хорошо видно, как сильно падает прочность от избытка воды. То есть если смесь песка с цементом в пропорции 3:1 и 0,4 воды имеет прочность М-400, то тоже самое с 1 частью воды имеет прочность М-100, падение в четыре раза!

Физика процесса очень проста, у лишней воды которая избыточна для реакции с цементом есть ровно два пути.

1. Потихоньку испариться оставляя вместо себя пустоты, что снижает прочность.

2. Остаться на месте, и в случае замерзания разрушить вокруг себя цементный камень. Что тоже снижает прочность.

Это кстати самая частая проблема при изготовлении самодельного бетона. Ведь обычный полужидкий бетон это как раз 1:1 и есть.

1:0,4 это полусухой бетон выглядит приблизительно так, но только с щебнем.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Конечно никакой речи о заливке его в опалубку или траншею и речи быть не может.

Способов решения тут ровно три.

1. Плюнуть на всё и заливать получившийся М75 (B5) или того хуже бетон.

2. Сыпать много больше цемента. (перерасход до двух раз)

3. Использовать присадки -пластификаторы. (самый известный С-3)

Просто факт.

Тротуарная плитка изготавливаемая методом вибропресования имеет водоцементное соотношение 1:0,25 это идеальное соотношение где вода вступает в 100% реакцию с цементом и получается самая высокая прочность и морозостойкость.

Присадки-пластификаторы – Как я писал выше основная задача таких присадок экономить цемент. То есть делать жетон «жидким» при водоцементном соотношении 1:0,4.

Принцип их действия очень хорошо может проиллюстрировать обычное мытьё рук. Помойте руки с мылом и без него. И почувствуйте разницу насколько по разному скользят руки. Пластификаторы делают тоже самое, только не с руками а заполнителем.

Набор прочности.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Прочность бетона «1» это марочная прочность бетона, на самом деле набор прочности продолжается и далее но очень медленно и через пару лет бетон становится в 1,2-1,5 раза прочнее марки.

О чём говорит этот график ?

Он разоблачает такой забавный миф о том что бетону надо дать набрать прочность в течении 28 дней, для дальнейшей работы.

Дать конечно надо, для фундамента достаточно 1 дня летом, для перекрытий 1 недели. (0,7 прочности).

Поскольку уже через день М200 бетон набирает 0,3 прочности и становится М-75. Что уже по прочности почти кирпич. И значительно прочнее любых блоков.

Toggle navigation

Ремонт в регионах

Бетон как искусственный камень хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. Бетонная балка при изгибе разрушается уже от незначительной нагрузки вследствие разрыва бетона в растянутой зоне, в то время как высокая прочность бетона в сжатой зоне остается неиспользованной.

Совсем другие свойства приобретает балка, если в бетон растянутой зоны, до его отвердения, заложить стальные стержни. В этом случае растягивающие усилия будут восприниматься сталью, хорошо работающей на растяжение, а сжимающие — бетоном, хорошо работающим на сжатие, при этом работой бетона на растяжение пренебрегают.

Что такое железобетон

Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Виды железобетоны по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления.

  • Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке – фундамент.
  • Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке.
  • Сборно-монолитный железобетон означает, что часть конструкций производится монолитным способом, а часть – сборным.

В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.

арматура в бетоне

Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.

Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:

  • в арматуре периодического профиля — выступами на поверхности стержней,
  • в сварной арматуре — за счет сварных пересечений, в каждом из которых стержень одного направления служит анкером для стержня другого направления, и, кроме того,
  • во всех случаях за счет обжатия стержней арматуры бетоном при усадке.

Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:

Плиты отличаются от балок большей шириной и меньшей высотой поперечного сечения.

фото аррматуры

Изгибаемые железобетонные элементы очень часто делают таврового (Т-образного) и П-образного (ребристого) сечения. Смысл таких конструктивных форм в том, чтобы удалить возможно большую часть бетона растянутой зоны (не учитываемого при расчете прочности), оставив лишь часть, необходимую для размещения продольной и поперечной рабочей арматуры и связи ее со сжатой зоной. При этом уменьшается расход бетона и стоимость элементов и достигается очень большое снижение веса (в 5 раз и более).

работа железобетона на изгиб

Схема работы бетонных блоков при изгибе

Высокая прочность стальной арматуры делает целесообразным использование железобетона также и в сжатых элементах — колоннах, так как наличие в них арматуры дает возможность несколько уменьшить их поперечные размеры (по сравнению с бетонными) и повысить их надежность при случайных эксцентриситетах продольных сил и поперечных нагрузках. Продольные стержни арматуры колонн соединяют (также при помощи сварки) поперечными стержнямй во избежание потери устойчивости, вследствие работы на сжатие.

устройство монолитного каркаса

Раньше в железобетоне применялись в основном бетоны марок 100—200, в настоящее время обычными (для сборного железобетона) становятся марки 400—500. Для некоторых видов железобетонных конструкций, например колонн, работающих в основном на сжатие, целесообразно повышение марки бетона до 900. При этом повышение марок бетона в настоящее время лимитируется в основном недостаточно высокими качествами заполнителей.

Варьируя марку бетона и количество арматуры в железобетонном элементе (при сохранении его формы и размеров), можно довольно широко видоизменять его прочность. Это дает возможность в одной и той же форме изготовлять элементы различной несущей способности.

фото многоэтажный дом

Важными свойствами железобетона являются его огнестойкость и коррозионная стойкость, обусловленные тем, что стальные стержни арматуры укрыты в железобетоне защитным слоем бетона.

Жаростойкий железобетон отличается от обычного особыми свойствами материалов: бетон применяется жаростойкий, арматура только из горячекатаной стали, поскольку холоднотянутая проволока при нагревании теряет наклеп и как следствие свою прочность.

Предварительно напряженный железобетон

Характерной особенностью изгибаемых железобетонных элементов является образование трещин в бетоне растянутой зоны уже при нормальных эксплуатационных условиях, обусловленное малой растяжимостью бетона (относительная предельная деформация εб-пред =0,0001).

Рассмотрим железобетонную балку с арматурой из Ст. 3. При напряжении в растянутой арматуре δ = 1000 кг/см2, т. е. в пределах, допускаемых для Ст. 3 при нормальной эксплуатации, удлинение арматуры на участке длиной 1 м будет равно

удлинение арматуры

В то же время предельное возможное удлинение бетона

удлинение бетона

Недостаточная растяжимость бетона компенсируется образованием трещин и суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 0,5—0,1=0,4 мм. Однако при большом количестве трещин ширина каждой из них настолько мала, что наличие их не препятствует нормальной эксплуатации конструкции.

Имея в виду экономию металла, повысим марку стали, приняв Ст. 5 при σ = 2000 кu/см2. При этом на длине 1 м

длина металла

При той же величине ΔLб.пред суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 1,0—0,1 =0,9 мм, т. е. возросла более чем в 2 раза. Вследствие неравномерности раскрытия трещин отдельные из них могут получить такое раскрытие, что это сделает недопустимой нормальную эксплуатацию конструкции (хотя даже и такие трещины в неработающем бетоне растянутой зоны практически не сказываются на несущей способности балки в целом).

железобетонные плиты

При арматуре из стали той же марки Ст. 5, но периодического профиля, будет обеспечиваться надежное сцепление бетона с арматурой по всей ее длине, растянутый бетон будет лучше следовать за деформациями арматуры и при той же суммарной ширине раскрытия трещин количество их будет больше, а наибольшая ширина раскрытия меньше (примерно как при арматуре из Ст. 3).

Однако дальнейшее повышение марки арматурной стали из-за большего раскрытия трещин практически невозможно.

Предварительное напряжение железобетона обеспечивает возможность дальнейшего и очень большого повышения напряжений в арматурной стали вплоть до применения высокопрочной проволоки с пределом прочности до 20000 кг/см2 .

предварительно напряженные железобетон

Схема экономии преднапряженного бетона

Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно, т. е. до нагружения балки эксплуатационной нагрузкой, создать сжимающие напряжения в той зоне балки, которая при эксплуатации работает на растяжение. Тогда при нагружении балки эксплуатационной нагрузкой растягивающие напряжения в бетоне появятся лишь после того, как будут погашены предварительные напряжения сжатия. И так как величина усилия предварительного обжатия поддается широкой регулировке, балка может быть запроектирована и выполнена даже так, что в бетоне и при эксплуатационных нагрузках не будет растягивающих напряжений.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляется двумя способами:

  1. натяжением арматуры на упоры и
  2. натяжением на бетон.

железобетонные конструкции

При натяжении на упоры арматура до укладки бетонной смеси натягивается гидравлическими домкратами до определенного напряжения, не превышающего предела упругости, и закрепляется концами в упорах. После этого укладывают бетонную смесь и арматура остается натянутой на протяжении всего времени твердения бетона. После отвердения бетона концы арматуры освобождают и она, стремясь вернуться к первоначальной длине, обжимает бетон.

При стержневой арматуре из горячекатаной стали периодического профиля используют электротермический вариант этого способа, который отличается от описанного выше тем, что необходимое удлинение стержней достигается без помощи домкратов путем нагревания их пропусканием электрического тока. Нагретые стержни закрепляются в упорах, и при остывании получают необходимое натяжение.

каркас из арматуры

При натяжении на бетон арматура натягивается после отвердения бетона. Для этого при изготовлении конструкции в ней оставляют каналы. После отвердения бетона в каналы заводят стержни горячекатаной арматуры или пряди из высокопрочной проволоки и натягивают их домкратом с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон самой конструкции, чем и создается обжатие бетона. По достижении необходимого усилия арматура закрепляется в вытянутом состоянии, домкраты отключаются и в бетоне сохраняется достигнутое при натяжении арматуры предварительное обжатие. Затем канал заполняют (под давлением) цементным раствором.

Монолитный и сборный железобетон

При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.

Процесс возведения монолитных конструкций:

  • а) заготовка и установка лесов и укрепляемых на них форм, предназначенных для заливки в них бетонной смеси; такие формы, называемые опалубкой, обычно делают из досок;
  • б) заготовка и установка арматурных каркасов;
  • в) приготовление и укладка в опалубку бетонной смеси;
  • г) уход за бетоном в процессе его твердения, имеющий целью обеспечить нормальный температурно-влажностный режим твердения бетона;
  • д) распалубка, т. е. освобождение отвердевшего бетона от форм после достижения им необходимой прочности.

Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.

фото сборные железобетонные конструкции

Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.

В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.

Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.

Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.

Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.

Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:

а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;

б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.

 фото дома

Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.

Основные преимущества сборного железобетона:

  • а) при сборном железобетоне резко увеличивается оборачиваемость опалубки (возможность ее многократного использования) и этим экономятся лесоматериалы, при массовом заводском способе изготовления конструкций вместо деревянных форм применяют стальные. Ускорение оборота форм на заводах достигается ускорением твердения бетона путем пропаривания изделий или применением быстротвердеющих цементов;
  • б) при применении сборного железобетона резко сокращаются сроки строительства за счет совмещения различных работ во времени, поскольку сборные конструкции изготовляют заблаговременно, а монтаж их при помощи кранов производится быстро и практически почти не зависит от времени года;
  • в) заводской способ изготовления сборного железобетона дает возможность широко применять механизацию и предварительное напряжение и этим путем резко снижать трудоемкость и уменьшать расход металла.

 заливка бетона в фундамент

При этом предварительное напряжение дает возможность изготовлять из железобетона такие изделия, как напорные водопроводные трубы (взамен стальных, подверженных коррозии), железнодорожные шпалы (взамендеревянных, подверженных гниению) и др.

Массовое заводское производство сборного железобетона поставило с особой остротой проблему унификации конструкций, как необходимую предпосылку рентабельности такого производства.

Преимущества и недостатки железобетона

Преимущества

  • Прочность и стойкость к нагрузкам
  • Долговечность
  • Пожаростойкость
  • Химическая инертность
  • биологическая стойкость
  • Технологичность, можно придать любую
  • Низкая стоимость

Недостатки

  • низкими теплоизоляционные свойства
  • Скорость изготовления – долго набирает прочность

Видео применения преимуществ сборного железобетона при постройке быстровозводимого частного дома из готовых комплектов:

Toggle navigation

Ремонт в регионах

Определить марку бетона - бетон для бетонных и железобетонных конструкций должен применяться:

  • а) тяжелый — объемным весом 1800 кг/м3 и более, марок 50, 75, 100, 150. 200. 300. 400 500 и 600
  • б) легкий — объемным весом менее 1800 кг/м3, марок 35, 50, 75, 100, 150 и 200.

1. Марка бетона обозначает предел прочности в кг/см2 при сжатии бетонного кубика с ребром в 20 см в возрасте 28 дней из бетона рабочего состава.

2. В зависимости от сроков фактического загружения конструкций, способов их изготовления и сроков монтажа, а также сорта примененного цемента, разрешается при специальном обосновании определение марки бетона в возрасте отличающемся от 28 дней. В проектах должны быть указаны как принятая марка, так и соответствующий ей возраст бетона

3. Для конструкций, работающих на растяжение, разрешается дополнительно устанавливать марку бетона по растяжению. При этом обязательно производить подбор состава бетона, исходя из заданной прочности на растяжение.

4. Степень морозостойкости бетона. применяемого для наружной части конструкций, должна отвечать требованиям, предъявляемым к морозостойкости каменных материалов согласно «Нормам и техническим условиям проектирования каменных и армокамееных конструкций».

5. Для железобетонных конструкций из тяжелого бетона применение бетона марки ниже 100 не допускается.

Бетонные конструкции зданий и сооружений I класса из тяжелого бетона должны осуществляться из бетона марки не ниже 100. Бетонные столбы и колонны зданий и сооружений II и III классов должны осуществляться из бетона марки не ниже

Применение для бетонных конструкций бетона марки выше 200 должно быть специально обосновано.

Сборные железобетонные конструкции из тяжелого бетона должны выполняться из бетона марки не ниже 150, и неокаймленные ребрами жесткости тонкостенные сборные элементы (толщиной 40 мм и менее) — из бетона марки не ниже 200.

Железобетонные элементы, сечения и армирование которых назначается по конструктивным соображениям, могут выполняться из бетонов более низких марок, например, из бетона марки 100.

Для предварительно напряженных жезобетонных конструкций, рекомендуется применение указанных ниже марок бетона.

Для большепролетных конструкций, собственный вес которых составляет значительную часть расчетной нагрузки, следует принимать тяжелый бетон марки не ниже 400, а легкий — не ниже 200.

Для конструкции, работающих на пульсирующую или динамическую нагрузку, рекомендуется принимать бетон марки не ниже 400. Для конструкций с анкерованной холоднотянутой арматурой из круглой проволоки и для конструкций с холодносплющенной арматурой периодического профиля из холоднотянутой проволоки диаметром 2,5 — 6 мм без анкеров должен приниматься бетон марки не ниже 300, а при диаметре проволок периодического профиля более 6 мм — не ниже 400.

Для конструкций с арматурой из витой, круглой холоднотянутой проволоки или из круглой проволоки с поверхностью, обработанной механическим способом (протяжка через устройство с карборундовой крошкой; прямильные станки, образующие риски, насечки и т. п.) или химическим способом (травление в ваннах и т. п.), должен приниматься бетон марки не ниже 400.

Кубиковую прочность бетона R 1 к моменту передачи на него верительного напряжения рекомендуется принимать не ниже 70% нормативной прочности R Н и не менее 150 кг/см 2 .

Для элементов конструкций, работающих на статическую нагрузку и армированных холоднотянутой высокопрочной без специальна; анкеров проволокой периодического профиля диаметром d < 3 мм, кубиковая прочность бетона к моменту передачи на него предварительного напряжения должна быть не менее 200 кг/см 2 , при d = 4 — 6 мм — не ниже 300 кг/см 2 , а при d>6 мм — не ниже 400 кг/см 2 ; при применении круглой холоднотянутой проволоки диаметром до 4 мм — не ниже 350 кг/см 2 .

При работе конструкций на динамическую нагрузку указанные прочности бетона должны быть увеличены на 15%,.

Для конструкций с арматурой периодического профиля из горячекатаных стержней диаметром более 20 мм и из холодносплющенных стержне, диаметром от 16 до 32 мм должен приниматься бетон марки не ниже 300.

определяем марку бетона для железобетонных конструкций

Для заполнения анкерных станков, устройства железобетонных анкеров и торцовых прокладок должен приниматься бетон марки не ниже 500.

Для заранее изготовленных элементов сборных и сборно-монолитных конструкций — брусков, решеток и т. п., включающих предварительно напряженную арматуру, должны приниматься марки бетона в соответствии с приведенными выше указаниями. Марка дополнительно укладываемого тяжелого бетона в массивные конструкции на месте их возведения должна быть не ниже 100, а в конструкции заводского или полигонного изготовления — не ниже 150.

Легкий бетон, в котором располагается предварительно напряженная арматура, должен иметь марку не ниже 200.

Для двух и трехслойных конструкций, изготовляемых из тяжелого и легкого бетона, марка легкого бетона, в котором не располагается предварительно напряженная арматура, должна быть не ниже 50.

В конструкциях из заранее изготовленных легкобетонных блоков обжатых напряженной арматурой, концевые блоки, на которые непосредственно передается давление арматуры, должны выполняться из тяжелого бетона марки не ниже 200. Легкобетонные блоки, при условии что с ними не соприкасается напряженная арматура, могут иметь марку не ниже 50.

Раствор для защитного слоя конструкций, заделки выемок, гнезд: и т. п. должен приниматься марки не ниже 150, а раствор или цементное тесто для инъекции каналов — не ниже 200.

Для заделки швов, не содержащих арматуры, марка раствора может быть понижена до 50 кг/см 2 , но не ниже 0,4 R Н , где R Н — марка бетона конструкции.

Какими бывают ЖБ конструкции

В 99% случаев при строительстве различных промышленных, военных и бытовых объектов используются разные виды железобетонных конструкций. Такое положение вещей существует еще с середины XX века, когда применение ЖБ изделий постепенно начало завоевывать весь мир. Это не случайно, так как прочность такого композитного материала для строительства зданий и сооружений практически вне конкуренции, а по стоимости это один из самых дешевых материалов.

Особенности ЖБИ

Использование железобетонных конструкций сегодня актуально во всех сферах строительства Источник 1beton.info

Слово «железобетон» на сегодняшний день стало именем нарицательным, и когда его произносят, не всегда подразумевают строительный материал, но под этим непременно кроется определение какой-либо прочности и незыблемости. И в самом деле, если учитывать качества, которыми обладают монолитные и сборные железобетонные конструкции, такое сравнение не лишено смысла.

Армирование бетона

Создание любых конструкций из железобетона предусматривает армирование стальными прутьями того или иного сечения, о чем упоминается уже в определении самого строительного материала. Для этой цели используется стальная проволока сечением 6 мм, но это чаще всего идет как вспомогательный элемент для общего каркаса. В основном армирование монолитных, сборных и монолитно-сборных конструкций производится стальным прутком диаметром от 10 до 16 мм. При этом используют разную арматуру, то есть, она может быть либо гладкой, либо рифленой (AIII).


Армирующие каркасы собираются «мягким» способом, то есть, на соединении не используется сварка, так как такой метод себя не оправдал – он не выдерживает внутреннего напряжения и деформации, которой подвергаются различные бетонные конструкции. Соединения производятся при помощи:

  • Вязальной проволоки. Это самый распространенный метод в строительстве и его внедряют либо вручную, либо при помощи каких-то приспособлений, как то: вязального крючка, шуруповерта или специального пистолета.
  • Скрепок. Этот метод достаточно быстрый, так как там нет вязального узла, но его нельзя назвать распространенным.
  • Пластмассовых хомутиков. На первый взгляд методика заслуживает внимания, как не подверженная воздействию коррозии, но из-за невысокой прочности на разрыв не пользуется популярностью у профессионалов.
  • Клипсов. Своеобразные фиксаторы, соединяющие арматуру, используется крайне редко.

Примечание: вязальная проволока, используемая в 90% случаев, может быть с цинковым покрытием либо без него, но учитывая чуть ли не полное отсутствие доступа кислорода и влаги внутрь цементного камня, это практически не имеет значения.

Виды ЖБ конструкций

Под видом железобетонных конструкций подразумевается их тип изготовления, и они бывают:

  • монолитными или состоящими из одного цельного блока;
  • сборными, которые изготавливаются на ЗЖБИ, транспортируются на стройплощадку для сборки;
  • сборно-монолитные конструкции подразумевают два типа сразу и укладываются на объекте, как единое целое.

Монолитные конструкции

На сегодняшний день монолитные железобетонные конструкции приобретают все большую и большую популярность, как надежный эффективный и недорогой вид строительства. Его используют в жилой, промышленной и даже в военной сфере. Процесс создания монолитного железобетона достаточно прост. Если это большое промышленное строительство каких-либо зданий или сооружений, то сначала идет сборка армирующего каркаса, затем выставляется опалубка, в которую шлангом подается бетонная смесь того или иного класса прочности и марки (зависит от производственных расчетов).

В домашних условиях (в частном секторе) монолитные конструкции из железобетона – это широко распространенные ленточные фундаменты для строительства домов, хозпостроек и заборов. В данном случае армирующий каркас вяжется в виде прямоугольного куба, опускается в предварительно вырытую траншею и заливается бетоном. Бетон чаще всего изготавливают на стройплощадке в бетономешалке, но иногда (если есть возможность), делают заказ на каком-либо частном или государственном предприятии и раствор доставляется в автобетономешалке в готовом состоянии. Если есть потребность, то над траншеей устанавливают опалубку, как на верхней фотографии, и ленточный фундамент заливают одновременно с цоколем.


Такие конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ и транспортируются на стройплощадку для сборки Источник 1beton.info

Сборные конструкции

Сборные конструкции из железобетона известны у нас еще со времен Советского Союза как жилые дома брежневского периода или «брежневки». Но СССР не был новатором в подобном строительстве, и первые проекты появились у нас при содействии чехословацких инженеров, которые стали известны как «чешки». Тем не менее, суть заключалась в следующем: на заводе ЖБИ по заданным чертежам отливаются какие-либо детали (плиты, перекрытия, колонны и т.д. и т.п.), и все это транспортируется на стройплощадку по железной дороге и/или автотранспортом. На месте из привезенных деталей собирается конструкция по заранее разработанному проекту. Среди обывателей такое жилье обычно называют «блочным домом».

Монолитно-сборные конструкции

По большому счету, сборно-монолитные железобетонные конструкции используются для строительства мостов, хотя это не является какой-то монополией, а просто прерогативой. Из монолитных деталей здесь, как правило, одни опоры, да и то не полностью, но, тем не менее, они есть – все остальной относится к сборным деталям, которые изготавливаются на ЗЖБИ по проектным чертежам. В современном строительстве такого типа к железобетону добавляются пластмассы и ячеистые материалы, улучшающие механические характеристики бетона на противостояние механическим нагрузкам. Самое важное в таких сооружениях, это прочность и надежность соединения сборных и монолитных элементов, в данном случае – несущих опор и остальных блоков.

Видео описание

ЖБ изделия

Для сборных железобетонных конструкций применяется целый ряд изделий, которые изготавливаются на ЗЖБИ на пару путем вибрации. Безусловно, в домашних условиях такое сделать, невозможно, так как не позволят технические условия (элементарное отсутствие необходимого оборудования). Единственное, что может хоть как-то напоминать заводское ЖБ изделие, это то, что в бытовых условиях можно сделать на импровизированном вибростоле. Но в данном случае из-за невозможности применять пар, изделие будет иметь просадку, так как вода при выпаривании освобождает объем.

Железобетонные плиты

Железобетонные плиты перекрытия в современном строительстве можно назвать самым востребованным материалом, так как из них делают не только потолки, но и полы, либо одно перекрытие выполняет двойную функцию. Такая заливка имеет полую конструкцию, где внутренние отверстия не только значительно понижают массу изделия (почти вдвое), но также могут послужить в качестве кабель-каналов для прокладки различных коммуникаций. Как правило, это разводка проводов для потолочного (верхнего) освещения, но иногда это могут быть кабеля сигнализации, ТВ или Интернета.


Транспортировка железобетонных перекрытий на ЖД или специализированных автомобильных платформах осуществляется в лежачем положении (плашмя). Каждая плита укладывается на деревянные бруски, чтобы толчки, которые неизбежно возникают при перевозке, не нанесли ущерб изделиям. Для погрузочно-разгрузочных работ у перекрытий предусмотрены специальные петли из стальной проволоки сечением 6 мм, которые фиксируются к армирующему каркасу плиты.

Железобетонные фермы

Железобетонные фермы используют для перекрытий в производственных сооружениях и культурных зданиях Источник 1beton.info

Железобетонные фермы выполняют функцию стропильной системы только в больших масштабах, то есть, их используют для перекрытия производственных цехов, торговых комплексов, спортзалов и т.д. Изделие имеет арочную или прямоугольную форму с решетками жесткости, то есть, без проблем несет на себе любую кровлю. Фермы делают из тяжелого, легкого или конструкционного бетона, но в любом случае, это жесткий элемент, не рассчитанный на какую-либо деформацию. Транспортировка железобетонных ферм любыми видами транспорта осуществляется только в вертикальном положении без уклона и с деревянными прокладками между элементами.

Балки и ригели

Ригелем называется железобетонное изделие с армированием, которое служит горизонтальным соединителем вертикальных конструкций Источник 1beton.info

Железобетонные балки и ригели служат в качестве перемычек для соединения колонн, подвесов или стен (перегородок) и бывают односкатными, двухскатными или прямоугольными. Такие элементы служат в качестве поддерживающей части крыши или пола здания. Транспортировка изделий осуществляется на боковой грани, но, ни в коем случае не плашмя, так как это может привести к разрушению.

Железобетонные сваи

Все железобетонные сваи следует классифицировать по их конструкционным особенностям и в современном строительстве можно выделить:

  • набивные сваи, как правило, делают непосредственно на стройплощадке и опускают в заранее заготовленную яму;
  • монолитные сваи делают на ЗЖБИ, но в грунт их погружают при помощи специального молота;
  • пустотные сваи выглядят, как обсадная труба и после установки их укрепляют бетоном.

Железобетонные опоры (стойки)

Железобетонные стойки известны абсолютно всем, так как они служат концевыми, промежуточными, угловыми или анкерными опорами для линий электропередач и связи. В народе чаще всего эти опоры называют бетонными столбами, но суть от этого не меняется. Стойки бывают с квадратным, трапециевидным и круглым сечением, причем последние делают полыми, чтобы компенсировать массу ЖБИ. Транспортировка опор осуществляется в горизонтальном положении с деревянными прокладками, чтобы исключить критические удары при перевозке.

Железобетонные колонны

Прежде всего, железобетонные колонны служат в качестве несущих конструкций зданий различного типа, но одновременно могут являться одним из декорирующих элементов архитектурного ансамбля. По своей структуре они очень похожи на стойки, но в данном случае сечение столба может быть либо круглым, либо квадратным. Транспортировка осуществляется в горизонтальном положении с деревянными защитными прокладками.


Объемные железобетонные блоки

Объемные железобетонные блоки представляют собой готовые помещения, для которых остается только наружная и внутренняя отделка (облицовка). С экономической точки зрения это чрезвычайно выгодный вариант, так как трудовые затраты уменьшаются в два раза, а время, потраченное на строительство помещения, вообще сокращается в три-четыре раза. Жилье может состоять, как из одного блока, так и из нескольких конструкций, соединенных между собой.

Видео описание

Напряженный железобетон - принцип работы, описание технологий.

Заключение

Единственным недостатком железобетонных монолитных и сборных конструкций является большая масса, причем, это распространяется не только на тяжелые, но и на легкие бетоны. В остальном, это сплошные плюсы, а любая железобетонная конструкция вне зависимости от погодных условий имеет эксплуатационный ресурс не менее 100 лет.

Основным недостатком бетона является плохое сопротивление изгибу, растяжению и прочим механическим влияниям. Он хорошо справляется лишь со сжатием. Показатель прочности бетона на растяжение приблизительно равен l/o. l/s показателю его прочности на сжатие. Исходя из этого, его применение в ряде строительных конструкций, таких как плиты перекрытий, дверные прогоны, балки, затруднительно. Причиной тому является наличие в сечениях указанных бетонных конструкций сжимающих и растягивающих напряжений. Для того чтобы нивелировать указанные недостатки достаточно поместить в растянутую зону стальную арматуру. В результате этого несущая способность конструкции возрастет в 10-20 раз. Сталь является более прочным материалом, по сравнению с бетоном, при этом она прочна и на растяжение и на сжатие. Поэтому армировать нужно элементы конструкции, работающие на сжатие. К примеру, это могут быть колонны.

Бетонные конструкции

Железобетоном является комплексный строительный материал, процесс производства которого заключается в создании конгломерата бетона и стальной арматуры при помощи взаимного сцепления. В таком материале совместно работают бетон и арматура под нагрузкой как единое целое.

Это становиться возможным благодаря прочному сцеплению бетона с арматурой и близости их температурных коэффициентов расширения. В то же время, бетон с достаточным содержанием цемента способен защитить стальную арматуру от ржавчины и коррозии, а также от воздействия пламени при пожаре. Все это делает железобетонные конструкции долговечными.

Бетонные конструкции на данный момент являются основным строительным материалом для возведения строений жилого и промышленного назначения. При помощи железобетона можно выполнить различные строительные конструкции и изделия. Классификацию бетонных блоков проводят исходя их способа производства, вида используемого в процессе производства бетона, вида напряженного состояния.

Бетонные конструкции, исходя из способов производства, классифицируют на монолитные, сборные и сборно-монолитные конструкции. Монолитные конструкции получают непосредственно на месте строительства, путем укладки бетонной смеси в опалубку. Сборные бетонные конструкции производят в виде элементов особо крупных размеров на специализированных заводах, транспортируют на строительный участок и осуществляют монтаж в сооружение. Сборно-монолитные бетонные конструкции представляют собой симбиоз сборных элементов с монолитным бетоном.

По критерию используемого при производстве конструкций бетона, различают конструкции из тяжелого и легкого бетона с применением пористых заполнителей. Также, производят конструкции из ячеистого бетона и бетона специального назначения.

конструкции из ячеистого

В зависимости от вида напряженного состояния бетонные конструкции бывают обычными или предварительно напряженными.

До начала применения бетонные конструкции не испытывают ощутимых напряжений. Под воздействием нагрузок от внешних сил в растянутой зоне бетона железобетонных конструкций появляются трещины, поскольку сталь удлиняется гораздо больше, чем бетон. Все растягивающее напряжение берет на себя стальная арматура, которая и обеспечивает при этом ожидаемую несущую способность конструкции. Поэтому, в принципе, допускается некоторое раскрытие трещин в бетоне, которое не превышает нормативно установленные величины, не препятствующие нормальной эксплуатации конструкций. В бетонных конструкциях, которые не подлежат особой нагрузке, используют в качестве арматуры сталь небольшой или средней прочности.

В бетонных конструкциях с целью достижения хорошего сцепления арматуры с бетоном каждый стальной стержень располагается на определенном расстоянии друг от друга и обязательно окружается бетоном.

Очень часто особенности применений определенных зданий определяют необходимость предотвращения образования трещин. Это резервуары для хранения жидкостей и газов, части сооружений, подверженных негативному влиянию внешней среды. Доказано, что экономически целесообразно в бетонных конструкциях использовать сталь повышенной прочности. Для сокращения расхода стали и увеличения несущей способности изделий, применяют метод предварительного напряжения железобетона.

Предварительно напряженными являются бетонные конструкции, в которых бетон подвергнут интенсивному обжатию. Поэтому в предварительно напряженных конструкциях растягивающие напряжения не происходят, а если и появляются, то не образующие трещин. Таким образом, предварительное напряжение бетона позволяет минимизировать раскрытие трещин в конструкциях.

Сжимающие напряжения в бетонных конструкциях получают при помощи натяжения арматуры. Для этого берут прочную арматуру в виде стержней, проволоки, канатов или пучков. Процесс предусматривает растягивание арматуры, после чего укладывают бетон, который во время затвердевания прочно сцепляется с арматурой. После того, как бетон достигнет проектной прочности, снимают нагрузку. Результатом проведенной процедуры является прочное обжатие арматурой бетона.

Бетонные конструкции

Существует два способа получения предварительного напряжения: натяжение арматуры на упоры и натяжение на бетон. Первый способ предусматривает закрепления одного конца арматуры в упоре, а другой натягивают домкратом до желаемого напряжения. После этого происходит процесс бетонирования. После приобретения бетоном заданной прочности снимают упор с арматуры.

Арматуру стержневую можно натягивать на упоры при помощи электротермического способа. Для этого нужно нагреть стержни до температуры 300-500 °С электрическим током, завести в форму и надежно закрепить в упорах. Процесс остывания стержня вызывает появление в нем необходимого натяжения.

Способ натяжения на бетон требует изготовления бетонной или слабоармированной бетонной конструкции, имеющей специальные каналы или пазы для напрягаемой арматуры. После получения полной прочности бетоном, в каналы и пазы конструкции вводят арматуру и натягивают на бетон конструкции . Потом требуется ввести под давлением цементный раствор в каналы. Затвердевший раствор создаст нужное сцепление арматуры с массивом бетона в конструкции.

Защитный слой бетона получают путем размещения арматуры на определенном расстоянии от поверхности конструкций. Он предохраняет саму арматуру от негативного воздействия внешней среды и высоких температур. Толщину защитного слоя бетона определяется исходя из вида и диаметра используемой арматуры, размера сечения готовой конструкции и условий эксплуатации. Для бетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой конструкций, подверженных попеременному увлажнению, сушке и карбонизации, толщина защитного слоя должна составлять 30 мм, а для напрягаемой арматуры - 35 мм; для бетонных конструкций, подверженных увлажнению и сушке – 40 мм, если присутствует еще и воздействие хлоридов, толщина минимальная толщина защитного слоя должна составлять 50 мм.

Железобетонные изделия и конструкции имеют улучшенные показатели несущей способности в сравнении с бетонными. Кроме этого, они также более устойчивы к различным воздействиям внешней среды. Наилучшими характеристиками обладают предварительно напряженные конструкции, они более устойчивы к образованию трещин, коррозии, имеют более высокий уровень сопротивления динамическим .

Более 85 % всех бетонных конструкций, используемых в строительстве помещений жилого и промышленного назначения, составляют стандартные конструкции, при разработке и производстве которых учитывается требование заводской технологичности готовых изделий. Их различают согласно способа производства, виду бетона и вид напряженного состояния.

Читайте также: